Formazione di sé

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11556 (2023) Citare questo articolo

197 accessi

Dettagli sulle metriche

Questo studio fornisce una descrizione della formazione di carbone attivo drogato con azoto (NDAC) mediante un nuovo modo di impiegare farina di pesce (miscela di Atherina hepseetus e Sardina pilchardus al 60% di proteine) come drogante di azoto, ZnCl2 come agente impregnante, segatura come fonte di carbonio e acqua con un rapporto di massa (2:1:1:12), sottoposta al processo idrotermale. La miscela idrotermale è stata essiccata in forno e carbonizzata sotto un flusso di azoto per un'ora a 600, 700 e 800 °C. La caratterizzazione dell'NDAC è stata eseguita utilizzando varie analisi di tecniche analitiche. L'NDAC sintetizzato ha mostrato caratteristiche uniche come la struttura microporosa (1,84 ~ 2,01 nm), un'elevata area superficiale (437,51 ~ 680,86 m2/g), il volume dei pori totali (0,22 ~ 0,32 cm3/g) e il contenuto di azoto (12,82 ~ 13,73% ). Sono stati eseguiti test di rimozione in batch per studiare l'impatto della concentrazione iniziale degli ioni cromo (100–400 mg/L), della dose NDAC (0,5–2,5 g/L), del pH e del tempo di contatto (5–120 min). Tali caratteristiche utili dell'NDAC, in particolare dell'NDAC600, si sono rivelate adatte all'uso come eccellente adsorbente per gli ioni Cr6+ con una capacità di adsorbimento massima (Qm) (769,23 mg/g) e il più alto assorbimento di ioni cromo (81,18%) è stato ottenuto a Valore pH 1,5 a temperatura ambiente. Entrambi i modelli Halsey e Temkin si adattavano abbastanza ragionevolmente ai dati di adsorbimento. L'assorbimento di ioni cromo tossici è rappresentato al meglio con dati cinetici di velocità di pseudo-secondo ordine.

L’acqua è vita, una risorsa naturale essenziale per la sopravvivenza e la crescita degli organismi viventi. L’acqua è fortemente necessaria per soddisfare le esigenze fondamentali della popolazione, le ambizioni sociali ed economiche, l’agricoltura, l’urbanizzazione, l’industrializzazione e molti altri usi1. L’inquinamento dell’acqua, dell’aria e del suolo da parte degli ioni metallici tossici nelle aree urbane sovraffollate, dovuto alla rapida espansione delle attività industriali e all’aumento della popolazione, è diventato un problema globale2. Recentemente, nel corso del ventesimo secolo, la necessità di acqua pura sta diventando una sfida e si è sviluppata la consapevolezza di proteggere il nostro ambiente dall’inquinamento. In particolare, la crescita della contaminazione da microinquinanti inorganici come i metalli pesanti ha suscitato la preoccupazione di molti ricercatori perché sono persistenti, molto tossici e talvolta hanno un effetto mortale3.

I metalli pesanti sono, in molti casi, tossici e causano il degrado delle piante e della vita acquatica, nonché danni all’essere umano4. Negli ultimi decenni, l’esposizione a un ambiente contaminato da metalli pesanti è diventata un grave rischio ambientale in tutto il mondo4. Il cromo è un elemento naturale che si trova durante le eruzioni vulcaniche nella polvere, nelle rocce e nel suolo. L'EPA (Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente) ha classificato il cromo come uno degli inquinanti ambientali tossici più comuni presenti in natura5. Il cromo e i suoi composti derivano principalmente da diverse attività industriali come l'industria della pelle6,7. Ad esempio, in India, la lavorazione delle industrie conciarie ha causato un elevato impatto ambientale (2000 ~ 32.000 tonnellate/anno di Cr6+)8,9. Inoltre, il cromo è ampiamente utilizzato nella galvanica, nell'acido cromico, nei fanghi di perforazione, nei reagenti catalitici e nell'acciaio refrattario10.

Molte attività antropiche come la piantagione di metalli, il trattamento dell'acqua nelle torri di raffreddamento in varie industrie, la conservazione del legno, la produzione di pigmenti e strumenti elettrici ed elettronici hanno portato alla diffusa contaminazione di cromo esavalente (Cr6+) nella biosfera, quindi la biodisponibilità e la biomobilità del Cr6+ aumenterà11. Il cromo esiste principalmente in due stati di ossidazione, trivalente ed esavalente; gli effetti tossici del cromo sugli ecosistemi e sui loro abitanti dipendono dal suo stato di valenza12. Gli ioni Cr6+ altamente velenosi, mutageni, mobili e solubili si trovano tipicamente in associazione con l'ossigeno come cromato (CrO42–) a livelli di pH superiori a 6,5 ​​o dicromato (Cr2O72–) a bassi livelli di pH12. Mentre Cr3+ è meno tossico, è un bioelemento e solitamente si presenta come Cr(OH)2+, CrOH2+, Cr(OH)3 e Cr(OH)4–, Cr2(OH)2 e Cr3(OH)4. Tuttavia, queste attività industriali generavano grandi quantità di rifiuti solidi e liquidi ricchi di cromo, nonché emissioni atmosferiche13,14. L’esposizione grave e frequente agli ioni di cromo esavalente può causare molte malattie, come cancro ai polmoni e alla pelle15, riduzione dell’efficienza del sistema immunitario, insufficienza epatica e renale, emorragie interne e danni al DNA, ulcere nel rivestimento nasale, irritazione, anemia , ulcere allo stomaco e all'intestino tenue e altri problemi all'apparato respiratorio16. Pertanto, numerose strategie scientifiche per l’eliminazione degli ioni metallici sono state prese di mira come possibili soluzioni.